이번 글은 SR 어플리케이션을 위한 저주파 어레이(array)의 어플리케이션과 이론을 증명하고 이것에 대한 명확한 설명을 위해서 사용하고 있는 현대적인 툴을 지식적인 베이스를 핵심적으로 “Repacking”하는데 있다. 특히, 룸의 모달 응답(Modal response)을 설명하는 것이 아닌, 어레이(array)가 보상되어야 하는 공간에서 어레이(array)와 관계된 가정을 만드는 것이다. 다른 말로 하자면, 자유공간의 방사 환경은 역자 승 법칙은 정확히 시간과 거리의 함수로서 에너지의 전파를 표현해 낸다는 가정 하에 만들어졌다. 다른 가정은 어레이(array)를 구성하는 개별 방사체가 스스로 “Point sources” 방사 에너지로 되어 관심 주파수 대역의 전 방향에서 같이 방사되는 파장보다 물리적으로 매우 작다. 이러한 접근법의 이점은 결과론 적인 어레이(array) 방법이 제조업체와 상관없이 결정되어질 수 있으며, 대부분의 어떤 저주파 라우드 스피커와 대략적인 점 음원 엔클로저를 사용함에 있어서 보상적으로 사용할 수 있다는 점이다.
많은 뛰어난 소프트 웨어 모델링 툴은 이러한 형태의 조사법에 유용하게 사용되었으며, 수년 동안 많은 설계자들에게 도움을 주었다. 이번 토픽에 선택된 어플리케이션은 Mark Ureda와 EVI audio의 ArrayShowTM인데, 단순한 사용법, 스피드, 그리고 그래픽 출력 성능 때문에 선택되었다.
Background Theory
우리가 주로 사용하는 어레이는 충분히 근접한 두 개나 그 이상의 저주파 점 음원을 조합하여 관심 주파수에서 음향적 커플링을 만들도록 하는 것이다. 페이지 1의 그래프는 음향적 주파수와 파장 사이의 관계를 보여주는 그림이며, 주파수와 관련된 용어에 대해서만 말하는 것이 파장을 사용하는 것보다 과정 상에서 훨씬 더 깊이를 더할 수 있다는 것을 설명한다.
Harry Olson은 1939년 그의 책 Acoustical Engineering에서 아주 근접한 위치에 있을 때 무지향성 방사체의 간섭 현상에 대해 논하고 있다. 오른쪽 그래프는 이렇듯 장치간의 분수적 파장의 거리 차의 함수로서 반응 특성상 발생된 고찰점들을 제공한다. 로브는 어레이 주변의 다양한 위치의 방사체로부터 도착하는 에너지 사이의 시간과 거리차의 결과 값이다. 중첩의 원리는 관측위치와 그들의 물리적 공간의 결과로부터 그들 사이에서 위상의 편차의 함수로서 장치간 응답을 결합하기 위해 사용되어진다.
오른쪽에 차트가 나타내듯이, 두 장치간의 에너지 합은 6dB (동위상의 합) 만큼 높을 수 있거나, 방사된 파장이 180도 위상이 역전된 경우에는 완전 상쇄가 발생한다. 이런 형태의 상쇄는 에너지가 다른 방향에서 방사되는 것을 가리키는 것이고, 더 이상 에너지가 존재하지 않는 것을 의미한다. 저주파 어레이는 효과적으로 “energy steering” 시스템이고, 마이크 영역 밖과 객석에 에너지를 유지하여 주는데 사용된다.
SR을 요구하는 연주 공간은 일반적으로 저주파 어레이를 위한 몇 몇의 위치들을 포함하고 있는데, 그들은 1) 무대 위에 바로, 2) 무대 아래 또는 앞에 바로, 혹은 3) 무대 오른쪽, 무대 왼쪽 또는 양쪽이다.
에너지 방사가 모든 위치에서 최적화된 하나의 특별한 저주파 어레이를 구성하는 것은 불가능 하다. 예를 들어, 무대 위의 하나의 어레이는 최소한의 에너지를 곧장 아래로 방사할 필요가 있으며, 동시에 넓은 수평 커버리지 패턴을 제공해야 한다. 같은 어레이가 무대의 좌우에 위치하게 되면 distant miking 허용하는 과도한 에너지를 방사할 수 있다. 널(null)이 무대를 향하는 것은 바람직하다. 어레이를 보상하는 첫번째 단계는 따라서 그것이 어디에 위치 되여야 하는 지에 대한 결정이고, 다른 경우에는 모든 장소에 존재하는 물리적인 제한요건에 의해 결정되어진다.
어레이의 폴라 응답을 결정짓는 다양한 요소:
1. 장치의 개수
2. 장치간의 거리차
3. 주파수(특정 파장)
4. 두장치간의 시간차(딜레이)
5. 장치의 극성
6. 장치간의 상대적 레벨
이들 모든 매개변수는 컴퓨터에 쉽게 입력할 수 있고 또한 쉽게 극선(Polar) 반응을 얻을 수 있다. 다음은 각각의 위치 형태에 따라 최적화된 몇 가지 어레이 방법이다.
Array Guidelines
어레이(array) 모델로부터 도출해낼 수 있는 몇 가지 결론을 정리하면 다음과 같다.
1. 대부분의 장소에서는, 서브 어레이(array)은 수평 커버리지를 유지하고 수직 커버리지를 좁히기 위해서 수직으로 쌓아야 한다.
2. 만약 서브를 수평으로 쪼개야 한다면 거리는 가능한 멀수록 좋다.(> 5 Wavelengths)
3. 만약 서브를 수평으로 어레이(array) 해야 한다면, Bessel array를 고려해야 한다.
4. 카디오드 서브우퍼는 후기 방사를 컨트롤 하는데 유용하다.
5. 극선(Polar)는 주파수 종속적이고, 하나의 주파수에서의 좋은 극선(Polar)은 그 주파수의 반이나 두배에서 반대의 효과를 나타낸다는 것을 기억해야 한다. 이런 이유 때문에, 원하는 극선(Polar)을 최적하기 위한 각각의 밴드패스를 갖는 멀티방식의 서브우퍼 시스템을 사용할 필요성이 있다.
6. 룸의 응답은 서브우퍼 어레이(array) 응답에 영향을 미치고, 이것은 어레이(array)의 이점을 무용지물로 만든다.
7. 서브우퍼 근처의 (Rigid boundary: 바닥, 벽, 천정, 또는 혼합물)는 또 하나의 저주파 음원처럼 취급 될 수 있어 반사광을 형성한다. 서브우퍼 간격차의 원리를 적용하면 최적의 커플링은 표면의 1/8 파장 이내에서 발생하고, 음원 소스가 마치 1/4 파장에 의해 분리된 것 같은 커플은 반상(mirror image)을 나타낸다.
